Description du projet
Enfin, le transmetteur reçoit l’attention qu’il mérite dans la transmission d’informations
Donald Hebb a exposé pour la première fois, dans son ouvrage phare publié en 1949, la présence dans les neurones de changements dépendant de l’activité. Depuis lors, les scientifiques ont amélioré considérablement nos connaissances sur les interactions neuronales, en évaluant la plasticité synaptique à l’aide d’une résolution spatiale et temporelle toujours croissante et, dans certains cas, en corrélant même les changements moléculaires et électrophysiologiques avec le comportement de l’organisme. Toutefois, malgré ce vif intérêt et l’importance de ce qui a lieu dans la synapse en matière de cognition et de comportement, les changements présynaptiques ont pris du recul par rapport aux changements postsynaptiques. Le projet PreSynPlast, financé par l’UE, utilise un éventail de préparations in vitro et d’études moléculaires et électrophysiologiques pour fournir une perspective inédite de la plasticité présynaptique. Les résultats auront des répercussions sur notre compréhension du cerveau, sur les modèles informatiques et l’informatique, et apporteront de nouvelles perspectives sur les maladies courantes.
Objectif
The ambitious goal of this project is to reveal the molecular mechanisms of presynaptic plasticity in the vertebrate brain. Synaptic plasticity occurs in the form of alterations in both presynaptic neurotransmitter release and postsynaptic receptor function. However, due to technical reasons and in contrast to intensely studied postsynaptic plasticity, the presynaptic half of the brain’s synaptic plasticity remains enigmatic. This is a crucial knowledge gap for our understanding of learning and memory.
My ambitious aim is therefore to uncover the molecular and biophysical mechanisms of presynaptic plasticity. Building on my strong track record in presynaptic research, my group made a technical breakthrough by establishing patch-clamp recordings from small nerve terminals of cultured neocortical neurons with unprecedented high resolution. In addition, we use an innovative super-resolution-microscopy approach resolving the rearrangement of proteins within the presynaptic neurotransmitter release site, which allows high-throughput screening of all major classes of synaptic genes for their involvement in presynaptic plasticity. To reveal the neuron- and plasticity-type specificity, the identified molecular pathways will be analysed in different types of neurons in culture and acute brain slices. Building on these unique abilities, I will also investigate physiological and pathophysiological modulations of presynaptic plasticity. Specifically, I will test the hypothesis that metabolic constraints regulate presynaptic plasticity and that the amyloid pathology of Alzheimer’s disease impacts presynaptic plasticity.
Thus, for the first time in the history of neuroscience, neocortical nerve terminals can be investigated with direct electrophysiological recordings and super-resolution microscopy providing unprecedented spatial and temporal resolution for the analysis of presynaptic plasticity. The results could pave the way for new approaches treating neurological diseases.
Champ scientifique
Programme(s)
Régime de financement
ERC-COG - Consolidator GrantInstitution d’accueil
04109 Leipzig
Allemagne